Устройство для контроля уровня жидких сред в резервуарах Советский патент 1980 года по МПК G01F23/296 

1

Изобретение относится к средствам автоматизации горнообогатитсльных производств.

Известно устройство для контроля уровня жидких сред в резервуарах, в которых используются прямые акустические преобразователи, установленные соосно друг другу но разным сторонам резервуара .2. Такие устройства имеют разную зависимость контроля уровня от затухания колебаипй в жидкой среде. При контроле флотореагеитов, в которых имеется значительное количество растворенного и иерастворениого воздуха, возникают неконтролируемые изменения затухаиия, что приводит к понижению точности и иадежиости контроля.

Паиболее близким техннческим решением является устройство, содержащее установленные на стенке резервуара два наклонных пьезоиреобразователя волн ЛЭМба с звуководами, к одному из которых иодключен генератор, еоединяемый с усилителем мощности, а к другому - усилитель и измерительный блок 2. Благодаря использованию нормальной волны, распространяюн,ейся в зоие контроля по стенкам резервуара, обеспечивается исключение влияиия флотореагентов на чувствительные элементы иреобразователей и, как следствие, повышается надежность контроля

уровня жидкости. Однако эта надежность существенно ухудшается в случае флотореагентов, воздействуюн,нх на материал резервуара с уменьшением толщины стенки. В результате уменьшается интенсивность возбуждаемой в стенке волны, что приводнт к доиолннтельным погрешностям. При значительном нзменении толщины может иметь место выход устройства из строя.

Целью изобретения является повышение точности и иадежиости.

Это достигается тем, что звуководы выполнены на двух сопрягаемых по цнлиндричеекой поверхности частей, симметричных относительно оси ньезопреобразователя, пз материалов, различиых ио екоростн ультразвука.

Кроме того, радиус R цилиндрической поверхности соиряжения частей призмы и длина Л иьезопреобразователя устаиовлеиы в еледующем соотнощении.

j 2C3tga

Со -Ci

/ С, -f Со Со - С.1

где Ci, С2 - предельные значения скорости распространения волн Лэмба в стенке резервуара для предельно допустимого заданного 30диапазона изменения толщины

стенки на частоте пьезопреобразователя;

о, Сз - скорости распространения акустических колебаний, соответственно, в преломляющей и контактирующей с пьезопреобразователем частях призмы;

2Со

а arc sin

GI + CI

- угол наклона пьезопреооразователя.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит устаиавливаемые на стенке резервуара 1 с контролируемой жидкостью 2 два наклонных акустических преобразователя 3 и 4, состоящие каждый из корпуса 5, размещенной в нем преломляющей призмы 6 и установленного на тори,ах призм пьезопреобразователя 7, задающий генератор 8, соединенный с пим усилитель мощности 9, подключенный к одному из иьезопреобразователей 7, а с другим пьезопреобразователем сосдииеи усилитель 10 и подключенный к его выходу измсрительиорегистрирующий блок 11. В устройстве каждая из призм 6 выполнена составной из двух частей 12 и 13, изготовленных из материалов, различающихся по скорости распространения акустических колебаииГ, и сопрягаемых с обеспечением акустического контакта между собой по цилиндрической поверхности 14, симметричной относительно оси пьезопреобразователя, образуюп;ие которой параллельны иреломляющей поверхности 15 призмы.

Пьезонреобразователь 7, соединенный с усилителем мощности 9, возбуждается электрическим напряжением, вырабатываемым генератором 8, и излучает акустические колебаиия частоты / в часть 13 иризмы, которые распространяются в ней со скоростью Сз. На цилиндрической поверхности 14 раздела частей призмы колебаиия преломляются и, распространяясь в впде расходящихся лучей во второй части 12 иризмы, вводятся в стенку резервуара иод различными углами.

Диапазон этих углов установлен таким, чтобы ири любом заданном изменении толщины стеики «6 соблюдались условия возбуждения выбранной моды нормальной акустической волны, распространяющейся по стенке. При этом, например, если скорость нормальной волны имеет иропорциональную зависимость от частотного фактора, то номииальному (начальному) значению толщины &2 соответствуют минимальные углы ввода колебания, а минимальной толщине 6 - максимальные углы.

Акустические колебаиия после прохождения фиксированного участка по стенке резервуара поступают в преломляющую часть 12 второй призмы под углом, зависящим от толщины стенки, испытывают дополнительную рефракцию на цилиндрической поверхности в этой призме и под прямым углом поступают на поверхность пьезопреобразователя. Последний преобразует их в электрический сигнал, несущий информацию о контролируемом уровне, который через усилитель 10 подается в блок 11.

Когда устройство выполняет функции сигнализации уровня, преобразователи 3 и 4 устанавливаются на стенке горизонтали, а при непрерывном контроле один из преобразователей устанавливают в верхней части, а другой - в нижней части резервуара. В первом случае блок И снабжен реле (на чертеже не показан) сигнализации уровня, а во втором - аналоговым, либо цифровым регистратором амплитуды принятого сигнала.

Для того, чтобы диапазон углов расхождения излученных колебаний в части 12 преломляющей призмы перекрывал диапазон 02 - bi предельно допустимых изменеиий по толщине стеики резервуара, радиус R цилиндрической поверхпости 14 сопряжения частей призмы 12 и 13 и длина А пьезопреобразователя 7 установлены в следующем соотношении

А . 2C3tga

Сг-С,

С а - Сз Ао I -, 2

Формула изобретения

1.Устройство для контроля уровня жидких сред в резервуарах, содержащее устаповлеииые на стенке резервуара два наклонных пьезопреобразователя волн Лэмба со звукоироводами, к одному из которых подключен генератор, соединенный с усилителем мощности, а к другому - усилитель и

измерительный блок, отличающийся тем, что, с целью иовышения точиости и надежности контроля, звукопроводы выполнены из двух сопрягаемых по цилиндрической иоверхности частей, симметричных отиосительио оси пьезопреобразователя, из материалов, различных по скорости ультразвука.

2.Устройство по и. 1, отличающеес я тем, что радиус R цилиндрической поверхности сопряжения частей звукоировода

и длина А пьезопреобразователя установлены в следующем соотношении

А -.2C3tgg

Са - Cj К Ci+C2

С„-Сз

е С, С2 - иредельные значения скорости распространения волн Лэмба в стенке резервуара для иредельно допустимого диапазона изменения толщии стенки на частоте пьезопреобразователя;

а-arc sin Ci -| с2

- угол наклона пьезопреобразователя;

скорости распространения акустических колебаний, соответственно, в преломляющей и контактирующей с пьезопреобразователем частях призмы.

Источники информацнн, принятые во внимание прп экспертизе

1.«Ультрасоникс, т. 4, 1966, апрель, с. 96.

2.Авторское свидетельство СССР № 343155, кл. G 01F 23/28, 16.04.70.

7//7/7//9